(57)【要約】【課題】るつぼの容量を大きくすることがなく、基板表面に形成される薄膜の厚膜化及び大面積化を可能にするとともに、薄膜の成分の均一化を図り、コストの増加を防止可能にする蒸着装置及び蒸着方法を提供すること。【解決手段】るつぼ３とるつぼ３内の原料を溶融する加熱装置と加熱装置にて溶融された原料１２が蒸着される基板１５とを備えた蒸着装置であって、るつぼ３は外側るつぼ４と、外側るつぼ４内の融液表面を遮り、かつ、融液が連通するように形成された内側るつぼ５とから構成されるとともに、外側るつぼ４と内側るつぼ５の間に原料１２を一定の速度で連続的に供給する原料供給機構を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
るつぼと前記るつぼ内の原料を溶融する加熱装置と前記加熱装置にて溶融された前記原料が蒸着される基板とを備えた蒸着装置であって、前記るつぼは外側るつぼと、前記外側るつぼ内の融液表面を遮り、かつ、融液が連通するように形成された内側るつぼとから構成されるとともに、前記外側るつぼと前記内側るつぼとの間に原料を一定の速度で連続的に供給する原料供給機構を備えたことを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
前記るつぼを回転させるるつぼ回転機構を備えている特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項３】
前記一定の速度は、蒸発レートと同じ速度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸着装置。
【請求項４】
るつぼと前記るつぼ内の原料を溶融する加熱装置とを用いて基板に蒸着する蒸着方法であって、外側るつぼと、前記外側るつぼ内の融液表面を遮り、かつ、融液が連通するように形成された内側るつぼとを備えたるつぼを用い、前記外側るつぼと前記内側るつぼとの間に原料を一定の速度で連続的に供給しながら蒸着を行うことを特徴とする蒸着方法。
【請求項５】
前記るつぼを回転させるるつぼ回転機構を用いて、前記るつぼを回転させながら蒸着することを特徴とする請求項４に記載の蒸着方法。
【請求項６】
前記一定の速度は、蒸発レートと同じ速度であることを特徴とする請求項４又は５に記載の蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着装置及び蒸着方法に係り、特に、るつぼが使用される蒸着装置及び蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放射線（Ｘ線、高周波発振コイル線、β線、γ線、電子線、紫外線等）の照射を受けると、この放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光等の励起光の照射を受けると、蓄積された放射線エネルギーに応じた輝尽発光を示す蛍光体である輝尽性蛍光体が知られており、輝尽性蛍光体は医療用途などの各種の用途に利用されている。
【０００３】
輝尽性蛍光体を利用する一例として、輝尽性蛍光体を含有する層（以下、蛍光体層という。）が形成されている放射線画像変換パネルを利用する放射線画像情報記録再生システムが知られている。通常、放射線画像変換パネルの蛍光体層は２００μｍから８００μｍ程度であり、非常に厚い蛍光体層が形成されている。
【０００４】
この放射線画像変換パネルを使用したシステムにおいては、まず放射線画像変換パネルの蛍光体層に人体等の被写体の放射線画像情報を記録する。記録後に放射線画像変換パネルをレーザ光等の励起光で２次元的に走査して、輝尽発光光を放出させる。そして、この輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて再生した画像を写真感光原料等の記録原料あるいはＣＲＴ等の表示装置に被写体の放射線画像を可視像として出力する。読み取りを終えた放射線画像変換パネルは、残存する画像を消去して、繰り返し使用される。
【０００５】
このような放射線画像変換パネルは、通常、輝尽性蛍光体を含む原料を結合剤等を含んだ溶媒に分散させて塗料を調整し、ガラスや樹脂製のシート状の支持体に塗布し、乾燥して、蛍光体層を形成することによって作製される。これに対し、原料を溶融し気体状の原料を飛散させて支持体に蛍光体層を形成させる気体堆積法により放射線画像変換パネルを作製させる方法も知られている（特許文献１）。
【０００６】
気体堆積法により作製された放射線画像変換パネルでは、蛍光体層中に輝尽性蛍光体以外の成分が殆ど含まれておらず不純物が少ないため、性能のばらつきを減らし発光効率を良好にすることができる。例えば、気体堆積法の一つである蒸着法では輝尽性蛍光体を含む原料を蒸発源において蒸発させ、蒸発源の上方に配置された基板に原料を蒸着させて、基板表面に蛍光体層からなる薄膜を形成する。蒸発源としては、電源によりタングステンなどで作られたボートに直接電流を流してボートを加熱し、ボートの熱で原料を昇華あるいは溶融蒸発させる方式であるボート式や、電源によりシーズヒーターに電流を流しその輻射熱で間接的に窒化ボロン、カーボン、石英ガラス、金属などで作られたるつぼを加熱し、るつぼの熱で原料を昇華あるいは溶融蒸発させる方式である抵抗加熱式等が利用されている。
【０００７】
従来、るつぼを用いた蒸着法を利用して放射線画像変換パネル等の厚い膜厚を有する薄膜を形成するには、大容量のるつぼを用いるか、もしくは小容量のるつぼを大量に用いて形成させる必要があった。
【特許文献１】特開２００３−２４８０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、大容量のるつぼを用いる場合には、蒸着レートが大きくなりすぎ、均一な膜厚を有する等最適な薄膜を得るのが困難であるという欠点があった。また、るつぼ内の温度が不均一になりやすく、特に２種類以上の原料が混合されて薄膜を形成する場合、原料が均一に溶融されず、蒸着された箇所によって薄膜の成分組成に変動を与えてしまい、得られる薄膜の品質を低下させてしまうという欠点があった。
一方、小るつぼを用いる場合には、蒸着レートが大きくなりすぎるのを抑えることができ、るつぼ内の温度を均一にさせて均一な成分からなる薄膜を得ることができるが、大量のるつぼを用いることにより、るつぼを加熱する電源等の蒸着装置内に用いられる部材数が増えてコストが増加してしまうという欠点を新たに生じさせてしまう。また、蒸着装置内に設置されるるつぼやこれら部材の設置スペースにも制限がある。
また、これらの欠点は、同時に大きいサイズの薄膜を形成させる場合にはさらに不都合を生じさせてしまう。
【０００９】
そこで、本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、るつぼの容量を大きくすることがなく、基板に形成される薄膜の厚膜化及び大面積化を可能にする蒸着装置及び蒸着方法を提供することを目的とする。
また、同時に、薄膜の成分の均一化を可能にするとともに、コストの増加を防止する蒸着装置及び蒸着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係る蒸着装置は、
るつぼと前記るつぼ内の原料を溶融する原料を溶融する加熱装置と前記加熱装置にて溶融された前記原料が蒸着される基板とを備えた蒸着装置であって、前記るつぼは外側るつぼと、前記外側るつぼ内の融液表面を遮り、かつ、融液が連通するように形成された内側るつぼとから構成されるとともに、前記外側るつぼと前記内側るつぼとの間に原料を一定の速度で連続的に供給する原料供給機構を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、るつぼと前記るつぼ内の原料を溶融する加熱装置と前記加熱装置にて溶融された前記原料が蒸着される基板とを備えた蒸着装置であって、前記るつぼは外側るつぼと、前記外側るつぼ内の融液表面を遮り、かつ、前記融液が連通するように形成された内側るつぼとから構成されるとともに、前記外側るつぼと前記内側るつぼとの間に原料を一定の速度で連続的に供給する原料供給機構を備えたので、常に原料を外側るつぼと内側るつぼとの間において一定の速度で溶融させることができ、内側るつぼに一定量の融液を組成を一定に保ったまま供給させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明に係る蒸着装置は、
請求項１において、前記るつぼを回転させるるつぼ回転機構を備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、前記るつぼを回転させるるつぼ回転機構を備えているので、るつぼ内の融液を均一に攪拌し、るつぼ内の融液の温度を均一にすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明に係る蒸着装置は、
請求項１又は２において、前記一定の速度は、蒸発レートと同じ速度であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、前記一定の速度は、蒸発レートと同じ速度であるので、内側るつぼから蒸発される原料と同じ量を外側るつぼに供給し、常に内側るつぼ内の融液の量及びその組成を常に一定に保つことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明に係る蒸着方法は、
るつぼと前記るつぼ内の原料を溶融する加熱装置とを用いて基板に蒸着する蒸着方法であって、外側るつぼと、前記外側るつぼ内の融液表面を遮り、かつ、融液が連通するように形成された内側るつぼとを備えたるつぼを用い、前記外側るつぼと前記内側るつぼとの間に原料を一定の速度で連続的に供給しながら蒸着を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、るつぼと前記るつぼ内の原料を溶融する加熱装置とを用いて基板に蒸着する蒸着方法であって、外側るつぼと、前記外側るつぼ内の融液表面を遮り、かつ、融液が連通するように形成された内側るつぼとを備えたるつぼを用い、前記外側るつぼと前記内側るつぼとの間に原料を一定の速度で連続的に供給しながら蒸着を行うので、請求項１と同様に、常に原料を外側るつぼと内側るつぼとの間において一定の速度で溶融させることができ、内側るつぼに一定量の融液を組成を一定に保ったまま供給させることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明に係る蒸着方法は、
請求項４において、前記るつぼを回転させるるつぼ回転機構を用いて、前記るつぼを回転させながら蒸着することを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、前記るつぼを回転させるるつぼ回転機構を用いて、前記るつぼを回転させながら蒸着するので、請求項２と同様に、るつぼ内の融液を均一に攪拌し、るつぼ内の融液の温度を均一にすることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明に係る蒸着方法は、
請求項４又は５において、前記一定の速度は、蒸発レートと同じ速度であることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、前記一定の速度は、蒸発レートと同じ速度であるので、請求項３と同様に常に内側るつぼ内の融液の量及びその組成を常に一定に保つことができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、常に原料を外側るつぼと内側るつぼとの間において一定の速度で溶融することができ、内側るつぼに一定量の融液を組成を一定に保ったまま供給させることができるので、内側るつぼから蒸発される蒸気の量及びその組成も常に一定に保つことができ、基板表面に均一な組成からなる薄膜を得ることができる。従って、るつぼの容量を大きくすることがなく、形成される薄膜の厚膜化及び大面積化を可能にすることができる。また、薄膜の成分の均一化を可能にするとともに、コストの増加を防止することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、るつぼ内の融液を均一に攪拌し、るつぼ内の融液の温度を均一にするので、２種類以上の原料を用いて蒸着を行う場合においても、融液中の各成分を均一に攪拌することができ、蒸着した際に、蒸着された箇所が異なる部位においても薄膜の成分組成を均一にし、請求項１と比べてさらに高品質な薄膜を得ることができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、内側るつぼから蒸発される原料と同じ量を外側るつぼに供給し、常に内側るつぼ内の融液の量及びその組成を常に一定に保つので、常に一定の速度で基板に蒸着させるとともに、薄膜の成分組成を均一にし、請求項１と比べてさらに高品質な薄膜を得ることができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１と同様に、常に原料を外側るつぼと内側るつぼとの間において一定の速度で溶融することができ、内側るつぼに一定量の融液を組成を一定に保ったまま供給させることができるので、るつぼの容量を大きくすることがなく、形成される薄膜の厚膜化及び大面積化を可能にすることができる。また、薄膜の成分の均一化を可能にするとともに、コストの増加を防止することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、るつぼ内の融液を均一に攪拌し、るつぼ内の融液の温度を均一にするので、蒸着した際に、蒸着された箇所が異なる部位においても薄膜の成分組成を均一にし、請求項４と比べてさらに高品質な薄膜を得ることができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、内側るつぼ内の融液の量及びその組成を常に一定に保つので、常に一定の速度で基板に蒸着させて薄膜の成分組成を均一にし、請求項４と比べてさらに高品質な薄膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の具体的な実施形態である蒸着装置を図１を参照して説明する。ただし、以下において、蒸着装置の一例として放射線画像変換パネルを製造する放射線画像変換パネル製造装置を説明するが、本発明の範囲は図示例に限定されるものではない。
【００２９】
本実施形態による放射線画像変換パネル製造装置１は、シート状の基板の表面に蛍光体層を真空蒸着によって形成して放射線画像変換パネルを製造するものであり、図１に示すように、内部空間を真空にする真空チャンバ２を備えており、真空チャンバ２の内部には金属製のるつぼ３が配設されている。
【００３０】
るつぼ３は、円柱状の外側るつぼ４を備えており、外側るつぼ４の内部には、外側るつぼ４より内径の小さい円筒状の内側るつぼ５が外側るつぼ４と同心円状に配設されている。内側るつぼ５の下部壁面には複数の連通孔６が形成されており、内側るつぼ５と外側るつぼ４の融液が連通する構造となっている。
【００３１】
外側るつぼ４の外周側には、るつぼ３自体に直接誘導電流を生じさせて加熱することができる高周波発振コイル７が配設されており、るつぼ３内の原料を溶融させることができるようになっている。なお、高周波発振コイル７を使用した加熱方式を高周波誘導加熱式といい、本実施形態では高周波誘導加熱式を利用した加熱装置を用いたが、抵抗加熱式や、ボート式であってもよい。
【００３２】
るつぼ３の下部にはるつぼ３を回転駆動させるるつぼ回転機構８が配設されている。なお、るつぼ３は１〜２０ｒｐｍの速度で回転されるのが好ましい。
【００３３】
一方、るつぼ３の上部にはるつぼ蓋９が配設されている。るつぼ蓋９は、外側るつぼ４の上方を覆い、かつ、内側るつぼ５の上方を覆わないように中央に開口部１０が形成されており、外側るつぼ４で溶融されて蒸気となった原料１２がるつぼ３の外部及び内側るつぼ５の内部に蒸散するのを防止しつつ、内側るつぼ５で蒸気となった原料１２が開口部１０からるつぼ３の外部に蒸散することができるようになっている。
【００３４】
また、るつぼ３には、外側るつぼ４と内側るつぼ５との間に原料供給管１１を介して粉末状あるいはペレット状の原料１２を供給する原料供給室１３が接続されており、原料供給室１３は常に一定の速度で原料１２を供給するように制御構成されている。なお、一定の速度とは、蒸発レートと同じ速度を指している。蒸発レートとは、単位時間あたりの内側るつぼ５から蒸発される原料１２の質量であり、これはるつぼ３の大きさ及びるつぼ３の開口度、電流値に基づき決定される数値であり、予め計算したり、従来技術を用いて測定することは十分可能である。
【００３５】
また、原料供給室１３と原料供給管１１との接続部には原料シャッタ１４が設けられており、原料シャッタ１４の開閉により原料供給室１３から原料の供給を開始したり、停止することができるようになっている。本実施形態において原料供給管１１及び原料供給室１３、原料シャッタ１４とから構成された原料供給機構により一定の速度で外側るつぼ４と内側るつぼ５との間に原料１２を連続的に供給させることができるようになっている。このため、外側るつぼ４と内側るつぼ５との間において一定量の原料１２を溶融させることができ、内側るつぼ５は融液表面を遮りつつ、連通孔６を介して外側るつぼ４から内側るつぼ５内に一定量の融液を常に供給させるようになっており、外側るつぼ４と内側るつぼ５との間を原料供給用、内側るつぼ５内を蒸着用に分けるとともに内側るつぼ５内の融液の温度及びその組成を一定に保つことができるようになっている。
【００３６】
また、るつぼ３の上方には基板１５が配設されており、基板１５には基板１５を回転駆動させる基板回転機構１６が配設されている。また、基板１５とるつぼ蓋９との間にはるつぼ３シャッタ１７が配設されており、るつぼシャッタ１７の開閉により基板１５への蒸着の開始と停止を行うようになっている。また、このるつぼシャッタ１７は、原料シャッタ１４が開いてから一定時間後閉じるように制御構成されている。なお、一定時間とは、蒸発レートに基づいて目的の厚さの薄膜を形成させるのにかかる時間を予め測定しておくなど、予め算出されて設定された時間である。
【００３７】
また、るつぼ３には内側るつぼ５の温度を検知することができる図示しない温度センサが配設されている。
【００３８】
次に、ここで本実施形態に使用される原料１２について説明する。原料１２は、蛍光体若しくはその原料を含むものであり、一般式（１）で表されるものを使用する。
【００３９】
Ｍ1Ｘ・ａＭ2Ｘ’2・ｂＭ3Ｘ’’3：ｅＡ      ・・・（１）
【００４０】
ここで、Ｍ1はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選ばれる少なくとも一種のアルカリ金属であり、特にＫ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選ばれる少なくとも一種のアルカリ金属であることが好ましい。
【００４１】
Ｍ2はＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｕ及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも一種の二価金属であり、特に、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａから選ばれる少なくとも一種の二価金属であることが好ましい。
【００４２】
Ｍ3はＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群から選ばれる少なくとも一種の三価金属であり、特に、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群から選ばれる少なくとも一種の三価金属であることが好ましい。
【００４３】
Ｘ、Ｘ’及びＸ’’はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり、特にＸはＢｒ及びＩからなる群から選ばれる少なくとも一種のハロゲンであることが好ましい。
【００４４】
ＡはＥｕ、Ｔｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｓ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｓｍ、Ｙ、Ｔｌ、Ｎａ、Ａｇ、Ｃｕ及びＭｇからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属であり、特にＥｕ、Ｃｓ、Ｓｍ、Ｔｌ及びＮａからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属であることが好ましい。
【００４５】
ａ、ｂ、ｅはそれぞれ０≦ａ＜０．５、０≦b＜０．５、０＜ｅ≦１．０の範囲の数値を示し、特にｂは０≦ｂ≦１０-2 の範囲の数値を示すことが好ましい。
【００４６】
この中でも特に、下記一般式（２）で表される蛍光体若しくはその原料を含むことが好ましい。
【００４７】
ＣｓＢｒ：ｅＥｕ  ・・・（２）
【００４８】
ここで、ｅは０．０００１＜ｅ≦１．０の範囲の数値を示す。
【００４９】
次に、前述の放射線画像変換パネル製造装置１を用いた本発明に係る蒸着方法について説明する。
【００５０】
まず、るつぼ３に原料１２を充填し、真空チャンバ２内を真空排気する。このとき、Ａｒガス、Ｎｅガス等の不活性ガスを導入しても良い。
【００５１】
次いで、高周波発振コイル７によりるつぼ３を加熱ながらるつぼ３回転機構８によりるつぼ３を回転させる。すると、るつぼ３内の原料１２は溶融し、融液はるつぼ３内で対流を起こすようになる。その結果、るつぼ３内の温度は内側るつぼ５の内外において均一になり、融液の組成も一定になる。そして、融液はさらに加熱されて蒸発し、内側るつぼ５内に蒸気となった原料１２が充満していく。
【００５２】
温度センサを作動させるとともに、基板１５を基板回転機構１６により回転させ始める。そして、温度センサにより内側るつぼ５内の温度が９００℃を超えたのを感知したところで、るつぼシャッタ１７を開け、内側るつぼ５内に充満していた蒸気はるつぼ３の上方に蒸散し、基板１５に蒸着する。その後、一定時間が経過したところで、原料シャッタ１４を開け、一定の速度で原料供給室１３から原料供給管を通じて原料１２を供給し始める。
【００５３】
このとき、内側るつぼ５から蒸発する原料１２と外側るつぼ４内に供給される原料１２が同じ量となるように、外側るつぼ４に原料１２が連続供給される。そして、るつぼ３内の原料１２は常に一定量に保たれるとともに、るつぼ３内の融液の組成及び内側るつぼ５内の蒸気の組成は常に一定になっている。
【００５４】
以上のような過程を経て、原料１２が基板１５上に蒸着されていき、常に一定の組成の薄膜が形成されていく。そして一定時間が経過したところでるつぼシャッタ１７を閉じ、蒸着を終了させる。
【００５５】
以上のように、本発明における放射線画像変換パネル製造装置１では、るつぼ３の容量を大きくすることがなく、基板表面に形成される薄膜の厚膜化及び大面積化を可能にする。
また、同時に、薄膜の成分の均一化を可能にするとともに、コストの増加を防止する。
【００５６】
なお、本実施形態において、二重構造のるつぼ３において、連通孔６を内側るつぼ５の下部壁面に形成させたが、連通孔６の位置は下部壁面でなくてもよいし、また内側るつぼ５に連通孔６を形成させたものでなくてもよい。外側るつぼ４内の融液が、内側るつぼ５によって融液表面を遮らせつつ、外側るつぼ４と内側るつぼ５の間で連通される構造となればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明を適用した蒸着装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  放射線画像変換パネル製造装置
３  るつぼ
４  外側るつぼ
５  内側るつぼ
８  るつぼ回転機構
１２  原料
１５  基板
【図１】
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